Todo en uno: Un nuevo microbio degrada el petróleo a gas
La microscopía sugiere que el recientemente descubierto microbio Methanoliparia produce metano a partir de petróleo crudo por sí solo.
Los organismos diminutos se aferran a las gotas de petróleo y realizan una gran hazaña: Como un solo organismo, pueden producir metano a partir del petróleo mediante un proceso llamado desproporción de alcanos. Anteriormente, esto sólo se conocía por las simbiosis entre las bacterias y las archaea. Científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Marina han encontrado células de este microbio llamado Methanoliparia en yacimientos de petróleo en todo el mundo.
Imagen de la microscopía de epifluorescencia de las células de Methanoliparia unidas a una gota de aceite. La barra de escala blanca representa una longitud de 10 micrómetros.
© Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
El petróleo y el gas natural escapan del lecho marino en muchos lugares conocidos como "rezumaderos". Allí, estos hidrocarburos se mueven desde las rocas fuente a través de fracturas y sedimentos hacia la superficie, donde se filtran del suelo y sostienen una diversidad de hábitats densamente poblados en el océano oscuro. Una gran parte de los hidrocarburos, principalmente alcanos, ya están degradados antes de llegar a la superficie del sedimento. Incluso en el fondo del sedimento, donde no existe oxígeno, proporciona una importante fuente de energía para los microorganismos del subsuelo, entre ellos algunas de las llamadas archaea.
Estas archaea fueron buenas para muchas sorpresas en los últimos años. Ahora, un estudio dirigido por científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Marina de Bremen (Alemania) y del Centro de Ciencias del Medio Marino MARUM, proporciona información ambiental, genomas e imágenes iniciales de un microbio que tiene el potencial de transformar los hidrocarburos de cadena larga en metano.
Dividir el aceite en metano y dióxido de carbono
Este microbio, una arqueología llamada Methanoliparia, transforma los hidrocarburos mediante un proceso llamado desproporción de alcanos: Divide el aceite en metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). Anteriormente, se pensaba que esta transformación requería una asociación compleja entre dos tipos de organismos, las archaea y las bacterias. Aquí el equipo del Instituto Max Planck de Microbiología Marina y MARUM presenta pruebas de una solución diferente. "Esta es la primera vez que vemos un microbio que tiene el potencial de degradar el petróleo a metano por sí solo", explica el primer autor Rafael Laso-Pérez.
Durante un crucero en el Golfo de México, los científicos recolectaron muestras de sedimentos del Chapopote Knoll, un pozo de petróleo y gas de 3.000 metros de profundidad en el océano. De vuelta en el laboratorio de Bremen, llevaron a cabo análisis genómicos que revelaron que Methanoliparia está equipada con enzimas novedosas para utilizar el aceite no reactivo sin tener oxígeno a mano. "El nuevo organismo, Methanoliparia, es una especie de ser compuesto", dice Gunter Wegener, el iniciador y autor principal de este estudio. "Algunos de sus parientes son archaea multicarbono-degradantes de hidrocarburos, otros son los propios metanógenos que forman el metano como producto metabólico." Con las herramientas enzimáticas combinadas de ambos parientes, Methanoliparia activa y degrada el aceite pero forma metano como producto final. Además, la visualización de los organismos apoya el mecanismo propuesto: "La microscopía muestra que las células de Methanoliparia se adhieren a las gotas de aceite. No encontramos ningún indicio de que requiera bacterias u otras archaea como compañeros", continúa Wegener.
Muy frecuente y distribuido globalmente
Los microorganismos metanogénicos han sido importantes para el clima de la tierra a través del tiempo, ya que su producto metabólico, el metano, es un importante gas de efecto invernadero que es 25 veces más potente que el dióxido de carbono. Por lo tanto, Laso-Pérez y sus colegas también estaban interesados en conocer la extensión de este novedoso organismo. "Escaneamos las bibliotecas de ADN y descubrimos que Methanoliparia se detecta con frecuencia en los yacimientos de petróleo - y sólo en los yacimientos de petróleo - en todos los océanos. Así, este organismo podría ser un agente clave en la transformación de los hidrocarburos de cadena larga en metano", dice Laso-Pérez.
Por lo tanto, los científicos quieren profundizar en la vida secreta de este microbio. "Ahora tenemos la evidencia genómica y las imágenes sobre la amplia distribución y el sorprendente potencial de Methanoliparia. Pero aún no podemos cultivarlos en el laboratorio. Ese será el siguiente paso a dar. Nos permitirá investigar muchos más detalles interesantes", explica Wegener. "Por ejemplo, si es posible revertir el proceso, que en última instancia nos permitiría transformar un gas de efecto invernadero en combustible. “
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Publicación original
Rafael Laso-Pérez, Cedric Hahn, Daan M. van Vliet, Halina E. Tegetmeyer, Florence Schubotz, Nadine T. Smit, Thomas Pape, Heiko Sahling, Gerhard Bohrmann, Antje Boetius, Katrin Knittel, Gunter Wegener; "Anaerobic degradation of non-methane alkanes by Ca. Methanoliparia in hydrocarbon seeps of the Gulf of Mexico"; mBio; 2019
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